[发明专利]一种无线充电系统屏蔽结构参数优化方法及系统

说明书

本发明提供的一种无线充电系统屏蔽结构参数优化方法及系统，该方法包括：根据实际电动汽车无线充电系统，建立参数化电动汽车无线充电系统有限元仿真模型；根据屏蔽结构形状选择待优化的屏蔽结构参数；设置对屏蔽结构参数进行优化的目标函数以及待优化屏蔽结构参数的约束条件；在有限元仿真的基础上，通过遗传算法对屏蔽结构参数进行迭代优化，得到目标函数最大化时的屏蔽结构参数。在计及电动汽车底盘及屏蔽结构本身中铁损的条件下，基于有限元仿真并借助遗传算法对屏蔽结构参数进行优化，可以有效减小屏蔽装置的加入对系统的不利影响，使系统效率最大化。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电系统屏蔽结构参数优化方法及系统。

背景技术

无线电能传输是借助不同介质，实现电能以无线的方式进行传输的技术，在电动汽车充电领域的应用研究在近些年来得到了广泛的关注。无线充电技术在电动汽车中的使用，可以使电动汽车充电过程免去了拔插过程，使充电更加安全便携。然而，借助交变电磁场对电动汽车进行无线充电时，需要考虑系统产生的漏磁场对人体安全的影响以及漏磁场在汽车底盘中产生的额外损耗。

为减小电动汽车无线充电系统运行过程中产生的经过汽车内部的漏磁场，通常会在接收端增加屏蔽装置。屏蔽材料通常会使用金属材料或者软磁材料，软磁材料在无线充电系统中的使用起到一定程度的聚磁效果，进而减小系统产生的漏磁场；金属材料在交变磁场中产生涡流并产生与原磁场反向的磁场进行抵消，进而实现屏蔽效果，因此金属材料可以实现更加良好的屏蔽效果，通常使用铝作为屏蔽的金属材料。然而铝屏蔽的加入会使无线充电系统中原副边线圈间的互感减小，而且屏蔽本身也会产生一定的涡流损耗，最终使系统效率严重下降。基于此，如何合理选择屏蔽结构参数，在保证屏蔽效果的同时，使系统效率最大化，现有技术中未给出有效的解决方案。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中难以合理选择屏蔽结构参数，在保证屏蔽效果的同时，使系统效率最大化的缺陷，从而提供一种无线充电系统屏蔽结构参数优化方法及系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种无线充电系统屏蔽结构参数优化方法，包括：根据实际电动汽车无线充电系统，建立参数化电动汽车无线充电系统有限元仿真模型；根据屏蔽结构形状选择待优化的屏蔽结构参数；设置对屏蔽结构参数进行优化的目标函数以及待优化屏蔽结构参数的约束条件；在有限元仿真的基础上，通过遗传算法对屏蔽结构参数进行迭代优化，得到所述目标函数最大化时的屏蔽结构参数。

可选地，所述电动汽车无线充电系统有限元仿真模型，包括：无线充电磁耦合器、铁板及屏蔽结构，其中，所述无线充电磁耦合器包括原边线圈、副边线圈以及在原副边线圈上用于提升耦合性能的磁芯；所述铁板用于模拟实际中汽车底盘上的涡流损耗以及对无线充电系统性能的影响；所述屏蔽结构放置于所述无线充电磁耦合器与所述铁板之间用于减小无线充电系统漏磁，所述屏蔽结构包括水平放置的铝板和垂直方向对所述无线充电磁耦合器进行包裹的铝环。

可选地，所述屏蔽结构参数，包括：铝板厚度、铝环厚度、铝板和无线充电磁耦合器之间的距离、铝环和无线充电磁耦合器之间的距离、铝环的高度。

可选地，所述目标函数为：

其中，r_1∑＝r₁+r_1eq，r_2∑＝r₂+r_2eq，ω为角速度，M₁₂为原副边线圈间的互感，R为负载等效电阻，r₁为原边线圈等效交流电阻，r₂分别代表副边线圈等效交流电阻，r_1eq为原边线圈电流产生的铁损所对应的等效电阻，r_2eq为副边线圈电流产生的铁损所对应的等效电阻。